下面的图片就是特拉华大学开发的具体操作方案。方案总体上可以描述为岸上生产、码头组装、海上固定。
上图中的码头上,堆满了风机的部件。经清点,一共可以组装 36台。
现有的码头可能并不能满足要求,一些码头都是专门建造的。
一个风电场至少需要几十台甚至上百台风机。投资上百亿甚至上千亿。一般海上风电场的成本中,风机仅占三分之一。
要将5个部件组装成一台风机,首先需要2台超重机。图中的起重机是固定位置的。实际上可能是轮式或履带式。
平板车(STMP)将部件3个【沉箱】运到指定位置,然后由起重机吊起来放在2条事先准备好的水泥块上。沉箱又叫吸力筒或吸力桩,为什么这样叫,你看到后面就会明白。
三个沉箱按三角形排布。
上图是俯视图,正在吊装第3块沉箱。
第二步是吊装【底座】,三个脚正好嵌入【沉箱】中心的孔内。然后进行焊接,形成一个整体。
第三步:吊装塔筒,塔筒有2节。一般吊装塔筒时需要2台起重机合作。
上图正在吊装第一节塔筒。
上图在安装第2节塔筒。
第四步是要吊装叶片。为什么不先安装机舱呢?这个看下去就明白了。叶片不是直接安装好的,而是挂在塔筒身上的,所以要先要塔筒上安装上、下两个固定支架,如上图。
然后把叶片运过来。运叶片的是专用车,叶片太长了。现在海上风机的叶片80米起步了。
第一片吊起来,第二片也运过来了。
稳稳当当地挂在塔筒上,紧贴着固定好。
好,三个叶片全部挂好。
第五步:员装机舱。
机舱是直接安装到位的。机舱前的轮毂已经安装在机舱上了。
这样,码头上的组装工作已经完成了。
风机十分高大,塔筒100多米,底座也在60多米。边上的自由女神像,总高93米。
三辆平板车开过了,从2个水泥块中间钻到沉箱下面,然后升起平板,这样就把风机从水泥块上抬起来了,然后再运走。
这些平板车有12*8=96个车轮,可以承载上百吨的重物。它们还要前后、横向运动,十分灵活。注意上图中的沉箱上部,还没有安上泵机。
三辆平板车需要同步操作,完成操作。这些车没有驾驶员,而是靠软件和遥控操作的。
已经组装好的风机,又整整齐齐地堆放在码头上,等待出海。注意现在每个沉箱底部都有2块水泥块,方便平板车起、放。起重机那边,又已码好了6个水泥块,准备组装下一台。
岸上的组装其实并不复杂,海上的就比较复杂了。
第六步:出海。一台专用的海上打捞船(格列弗)开到了码头的关键侧边,它的起重能力高达4000吨。
3台平板车将一台风机运送过来。
打捞船伸出固定臂,一把抱住风机的脖子(吊环)。吊环设计在整个风机重心的上方。
然后起重机工作,把风机吊起一定的高度。
起吊后,待船缓缓驶离码头后,起重机缓缓放下风机,让沉箱浸到水中。然后吊车的底部的2根固定杆伸出来,锁住风机的2个沉箱。
吊车上部也伸出2只手,固定住风机的底座。
完全固定好后,打捞船开始驶往10公里外的目的地。远的可能达100多公里 。
海上似乎风平浪静,其实不然,大部分情况下,海上总是有风的。按上图的运送方式,如果风机叶片已经安装好,那么风机将会随极大的剪切力,弄得不好会机倒船翻,所以叶片不能在岸上组装好,只能这样挂着。
目的地有2艘小船在等待。
水面上已经过声呐的扫描,确保12米深的海底符合安装条件。如果需要,事先的准备工作可能 包括平整海底。
第七步,固定涡轮机。起重船松开双臂,释放涡轮机。
然后缓缓让涡轮机下降沉到水中。
当沉箱接触到海底时,巨大的结构重量把沉箱压入到海底达3米,具体取决于海底的土壤情况。
注意上图中,每个沉箱上面都已安装了一台泵机。
小型船只启动泵机,将沉箱中的水或沙抽出。沉箱则会继续下沉。
船上装有监控、测量系统,以确保3个沉箱下沉深度合适,使风机处于水平的位置。
一旦风机固定好,起重船则驶离,回去运输下一个任务。
抽水抽沙任务完成后,3台泵机脱离沉箱。上图中可以看到泵机与沉箱的接口管。
固定好风机后,第七步完成。还剩下最后一步,安装3个叶片。
工作人员进入风机,登上顶部的机舱。首先转动轮毂和机舱,让一个叶片安装孔正对下面的叶片。机舱里有吊机,可以把叶片吊上去后安装。
然后机舱旋转120度,轮毂也旋转120度,再吊装第2根叶片。上图是正在安装第2根叶片。
然后再转过来装 第3根。
完工,小船驶离。注意上图中黄色 的底座中,边上是有梯子的,这样船上的人员可以登上风机。
一台,
一台,
又一台,
很多台,
再在海底铺设好电缆,经调试后,风机就可以开机工作了。风电场就能源源不断地把电力输出到岸上的变电站了。
建设风电场是一个庞大的产业,可以带动上下游大量的制造业和就业。据美国能源部测算,部署30吉瓦的海上风能所需的资源如下表: